Woltomierz cyfrowy z automatycznym wyborem. Schemat, opis

Bezpłatna biblioteka techniczna

ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ
Darmowa biblioteka / Schematy urządzeń radioelektronicznych i elektrycznych

Woltomierz cyfrowy z automatycznym wyborem. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Bezpłatna biblioteka techniczna

Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Technologia pomiarowa

Komentarze do artykułu

W różnych urządzeniach zaczęto stosować wyspecjalizowane LSI do implementacji funkcji konwersji analogowo-cyfrowej (ADC). Jednym ze znanych wariantów multimetru montowanego na podobnym LSI jest KR572PV2, (K572PV2) [1]. Obecnie przemysł krajowy produkuje kolejny LSI tej serii - KR572PV5. Posiada wyjścia do pracy z wyświetlaczami ciekłokrystalicznymi (LCD) i może pracować z unipolarnego zasilacza 9 V, co pozwala na zastosowanie go w małych i ekonomicznych przyrządach pomiarowych (multimetrach). Przetwornik ADC KR572PV5 przekształca wejściowe napięcie prądu stałego (Uin.max. = ±199,9 mV) na równoległy kod siedmiosegmentowy, który bezpośrednio steruje 3,5-bitowym wyświetlaczem LCD.

Jednobiegunowe napięcie zasilania 9 V jest wewnętrznie przekształcane na regulowane napięcie dodatnie i nieuregulowane napięcie ujemne (2,8 i -6,2 V) względem styku 32 (analogowa szyna wspólna). Napięcia te są niezbędne do zasilania części analogowej KR572PV5. Część cyfrowa jest również zasilana przez wewnętrzne stabilizowane źródło 5 V ADC z pinami 1 i 37 (cyfrowa szyna wspólna). Generator zegara LSI jest podłączony do pinu. 21 przez dzielnik 1:800 i przy częstotliwości generatora 50 kHz na pin. 21 odebrano sygnał prostokątny o częstotliwości 62,5 Hz, niezbędny do działania wyświetlacza LCD.

Zasada działania KR572PV5 jest podobna do opisanej w [1] dla KR572PV2 i nie jest omawiana w tym artykule.

Urządzenie pomiarowe, na które zwrócono uwagę czytelników, przeznaczone jest do pomiaru napięcia stałego i rezystancji.

Główne cechy techniczne:

Górne granice pomiaru, V, kOhm......2, 20, 200, 2000
Wybór limitu pomiaru...automatyczny
Czas na ustalenie odczytów, przy częstotliwości zegara 50 kHz, s, nie więcej....... 2,5
Impedancja wejściowa, MOhm, nie mniej...9
Pobór prądu, mA, nie więcej.......1

Schemat ideowy urządzenia pokazano na ryc. 1. Składa się z przełącznika trybu pomiaru SA1, przełączników analogowych DD2-DD6 z rezystorami odniesienia R2-R5 i R7-R10, ADC DD1 ze źródłem napięcia odniesienia VT1, LCD HG1 i urządzenia do automatycznego wyboru granicy pomiaru (AMLS) na DD7 -Żytony DD11. Dla uproszczenia schemat przedstawia podłączenie tylko tych segmentów wskaźników, które zawierają informacje niezbędne do działania UAVPI.

Rys.1 (kliknij, aby powiększyć)

Pełną numerację pinów LCD pokazano na rys. 2.

Woltomierz cyfrowy z automatycznym wyborem
Ris.2

Zasada działania UAVPI opiera się na ocenie stanu setek i tysięcy bitów 3,5-bitowego równoległego kodu wyjściowego KR572PV5 (segmenty a, b, g, f - setki oraz b, c - tysiące). Jeśli napięcie wejściowe UBX przetwornika ADC jest większe niż 199,9 mV w wartości bezwzględnej, następuje stan przeciążenia i wskaźnik pokaże 1 w cyfrze tysięcy, ale nie ma wskazania w cyfrach setek (i innych cyfr). Taki sygnał na wyjściu LSI powoduje, że urządzenie pomiarowe przechodzi na najbardziej zgrubną granicę. Z drugiej strony, jeśli |UBX| <20 mV, wówczas wskaźnik pokazuje 0 lub 1 na miejscu setek, natomiast na miejscu tysięcy nie ma wskazania. Takie kombinacje kodów wyjściowych umożliwiają przejście do bardziej wrażliwego limitu.

Sygnał przeciążenia i niedociążenia ADC generowany jest przez dekoder na elementach DD7, DD8, DD9.1. Sygnały z dekodera sterują pracą licznika DD10.1 i licznika dekodera DD11. Liczniki DD10.1 i DD10.2 połączone szeregowo (ten ostatni używa tylko jednej cyfry) dzielą częstotliwość 62,5 Hz (pin 21 DD1) przez 32.

Wynikowa częstotliwość (około 2 Hz) podawana jest na wejście zliczające DD11 i jest częstotliwością zegara przy przełączaniu granic pomiaru. W przypadku przeciążenia przetwornika ADC wyjście DD8.4 ma poziom 1, co zeruje licznik DD11, natomiast poziom 1 na wyjściu najmniej znaczącej cyfry tego licznika odpowiada włączeniu największej granicy pomiaru. Jednocześnie poziom 0 na wyjściu DD8.3 zabrania zliczania DD10.1. Jeśli ADC jest „niedociążony”, wejście CP DD10.1 będzie wynosić 1, co umożliwi zliczanie, a licznik DD11 również zostanie aktywowany. Na jego wyjściu, przy każdym cyklu zliczania, cyfra odpowiadająca numerowi cyklu będzie miała wysoki poziom logiczny.

Liczba użytych bitów DD11 jest równa liczbie granic pomiarowych. Jeżeli zostanie osiągnięty optymalny limit pomiaru, wówczas wartość 0 na wyjściu DD8.3 zatrzyma licznik DD10.1, a wraz z nim DD10.2 i DD11. Po osiągnięciu minimalnego limitu DD10.1 jest wyłączany poprzez wejście R, nawet jeśli ADC jest nadal w stanie „niedociążenia”. Przełączanie granic pomiaru woltomierza odbywa się za pomocą kluczy analogowych DD2-DD5. Ich stan określa kod wyjściowy DD11. Klucze mają dość dużą rezystancję w stanie przewodzenia (kilkaset omów), ale są połączone w taki sposób, że praktycznie nie wprowadzają błędów w żadnej z granic pomiarowych.

Zmierzone napięcie podawane jest na wejście DD1 poprzez przełącznik SA1 (pozycja górna) i dzielnik, którego górnym ramieniem jest rezystor R1, dolnym ramieniem jeden z rezystorów R2-R5, w zależności od stanu klawiszy DD2, DD3. Maksymalne napięcie dolnego ramienia dzielnika ograniczają diody VD1-VD4. Źródło napięcia odniesienia wykonane jest na tranzystorze VT1, pracującym w stabilnym termicznie punkcie. Do pinu przykładane jest napięcie odniesienia 100 mV z rezystora R16. 36 DD1 poprzez jeden z klawiszy DD6.

Woltomierz wykorzystuje niekonwencjonalną metodę pomiaru rezystancji [2]. Ilustruje to diagram na ryc. 3.

Woltomierz cyfrowy z automatycznym wyborem
Ris.3

Przez połączony szeregowo rezystor odniesienia R06P i rezystor mierzony Rx przepływa określony prąd 10, pod wpływem napięcia U0. Rezystor mierzony podłącza się do wejścia przetwornika ADC, a zamiast źródła napięcia odniesienia podłącza się rezystor odniesienia. Ponieważ przez rezystory R0gp i Rx płynie ten sam prąd, stosunek spadków napięcia na nich jest równy stosunkowi ich rezystancji. Zatem,

Aind \uXNUMXd Ux / Uobr \uXNUMXd IoRx / IoRobr \uXNUMXd Rx / Robr

gdzie: Aind - odczyty wskaźnika.

Zaletą tej metody pomiaru rezystancji jest prostota jej wykonania i niezależność dokładności pomiaru od niestabilności napięcia U0. W trybie pomiaru rezystancji przełącznik SA1 znajduje się w dolnym położeniu. Dodatnie napięcie zasilacza jest dostarczane przez VD7 i R6 do przełączników DD4, DD5, które wykonują niezbędne przełączanie standardowych rezystorów R7-R10 w zależności od granicy pomiaru wybranego UAVPI. Napięcie na rezystorach odniesienia i mierzonych jest ograniczane przez diody VD5 i VD6, aby wyeliminować tryb przeciążenia integratora ADC. Temu samemu celowi służy dolny (zgodnie ze schematem) klawisz DD6. Za jego pomocą stała czasowa integratora przy pomiarze rezystancji ulega podwojeniu. Tranzystor VT2 służy jako falownik sygnału sterujący kluczami DD6. Woltomierz zasilany jest z baterii 9 V („Krona VTs”, „Korund”) lub z baterii 7D-0,115-U 1.1. Wszystkie mikroukłady, z wyjątkiem DD6, są zasilane z wewnętrznego stabilizatora DD1, ponieważ pobierany przez nie prąd jest wyjątkowo mały podczas pracy przy niskich częstotliwościach przełączania.

Konstrukcja przeznaczona jest dla przeszkolonych radioamatorów, dlatego nie podano opisu płytki drukowanej i konstrukcji urządzenia. Trzeba tylko zwrócić uwagę, że wyłącznik SA1 posiada niezawodną izolację pomiędzy grupami styków, zaprojektowaną na maksymalne mierzone napięcie. Rezystor R1, na którym mierzona jest większość spadków napięcia, również musi być zaprojektowany na to samo napięcie. Może składać się z kilku rezystorów niskonapięciowych o odpowiednich wartościach. Należy zaznaczyć, że dokładność urządzenia ograniczona jest niemal wyłącznie dokładnością i stabilnością źródła napięcia odniesienia oraz rezystorów R2-R5, R7-R10, które muszą być precyzyjne. W ostateczności można je wybrać spośród zwykłych rezystorów z tolerancją co najmniej 5%, ale stabilność temperaturowa i czasowa tych rezystorów będzie niska. Jako rezystor R16 można zastosować nieprzewodowy rezystor wieloobrotowy SPZ-37.

W przypadku zastosowania rezystora drutowego typu SP5-2 należy zmniejszyć jego wartość do 100...150 Ohm i szeregowo podłączyć z nim rezystor stały o wartości 300...360 Ohm, w przeciwnym razie będzie trudno dokładnie ustawić napięcie odniesienia ze względu na dużą dyskretność zmian jego rezystancji podczas regulacji. Kondensatory C4, C5 muszą mieć niski współczynnik absorpcji dielektrycznej - K71-5, K72-9, K73-16 itp. Przed zainstalowaniem tranzystora VT1 w obwodzie urządzenia należy znaleźć jego termicznie stabilny punkt pracy. Aby to zrobić, należy zmontować źródło napięcia odniesienia (VT1, R13, R16), podłączyć miliamperomierz o maksymalnym prądzie 16 mA szeregowo z rezystorem R1 i przyłożyć napięcie +1 V do bramki VT2,8 względem dolny (zgodnie z obwodem) zacisk rezystora R16 od dowolnego stabilizowanego napięcia źródła. Następnie, zmieniając temperaturę tranzystora VT1 (na przykład dotykając jego korpusu najpierw gorącym, a następnie zimnym metalowym przedmiotem), uzyskaj najmniejszą zmianę prądu drenu w zakresie temperatur pracy (0...40 ° C) wybierając rezystor R13. Wartość tego rezystora może znacznie różnić się od wskazanej na schemacie.

Prawidłowo zmontowany woltomierz zaczyna działać natychmiast i wystarczy ustawić częstotliwość generatora zegarowego KR19PV572 na 5 kHz za pomocą rezystora R50 i napięcie odniesienia 16 mV za pomocą rezystora R100 (w trybie pomiaru napięcia).

Woltomierz może również mierzyć napięcia przemienne, w tym celu należy przewidzieć włączenie detektora średnich wartości wyprostowanych w przerwie w przewodzie przechodzącym od SA1 do rezystora R14. W związku z tym, że detektor wprowadza wraz ze swoim filtrem dodatkową stałą czasową (bezwładność) do obwodu układu automatycznego wyboru granicy pomiaru, w tym obwodzie mogą wystąpić oscylacje, w wyniku czego woltomierz może „przekroczyć „żądany limit pomiaru. Aby wyeliminować tę wadę, wystarczy zmniejszyć pojemność filtra, co jest możliwe tylko do pewnego limitu, lub zmniejszyć częstotliwość taktowania granic pomiaru przełączania. Ostatni sposób jest bardzo łatwy w wykonaniu. Przy przejściu na pomiar napięcia przemiennego wystarczy przełączyć wejście CN DD11 na wyjście kolejnego, nieużywanego bitu DD10.2 (pin 12). W efekcie przełączenie krańcowe będzie przebiegać dwa razy wolniej. Wydłuży to czas ustalenia odczytów do 5 s i zapewni niezawodne działanie UAVPI.

Literatura:

1. Anufriev L. Multimetr na VIS - Radio, 1906, nr 4, s. 34-39.

2. Oswald G. Widerstand-Messung mit DVM.-Funkschau, 1981, nr 8, S. 98.

3. Raatsch P. Bereichsautomatik fur C7136D.- Radio fernsehen elektronik, 1986, nr 10, S. 636-638.

Autor: V.Tsibin

Zobacz inne artykuły Sekcja Technologia pomiarowa.

Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu.

<< Wstecz

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Maszyna do przerzedzania kwiatów w ogrodach 02.05.2024

We współczesnym rolnictwie postęp technologiczny ma na celu zwiększenie efektywności procesów pielęgnacji roślin. We Włoszech zaprezentowano innowacyjną maszynę do przerzedzania kwiatów Florix, zaprojektowaną z myślą o optymalizacji etapu zbioru. Narzędzie to zostało wyposażone w ruchome ramiona, co pozwala na łatwe dostosowanie go do potrzeb ogrodu. Operator może regulować prędkość cienkich drutów, sterując nimi z kabiny ciągnika za pomocą joysticka. Takie podejście znacznie zwiększa efektywność procesu przerzedzania kwiatów, dając możliwość indywidualnego dostosowania do specyficznych warunków ogrodu, a także odmiany i rodzaju uprawianych w nim owoców. Po dwóch latach testowania maszyny Florix na różnych rodzajach owoców wyniki były bardzo zachęcające. Rolnicy, tacy jak Filiberto Montanari, który używa maszyny Florix od kilku lat, zgłosili znaczną redukcję czasu i pracy potrzebnej do przerzedzania kwiatów. ... >>

Zaawansowany mikroskop na podczerwień 02.05.2024

Mikroskopy odgrywają ważną rolę w badaniach naukowych, umożliwiając naukowcom zagłębianie się w struktury i procesy niewidoczne dla oka. Jednak różne metody mikroskopii mają swoje ograniczenia, a wśród nich było ograniczenie rozdzielczości przy korzystaniu z zakresu podczerwieni. Jednak najnowsze osiągnięcia japońskich badaczy z Uniwersytetu Tokijskiego otwierają nowe perspektywy badania mikroświata. Naukowcy z Uniwersytetu Tokijskiego zaprezentowali nowy mikroskop, który zrewolucjonizuje możliwości mikroskopii w podczerwieni. Ten zaawansowany instrument pozwala zobaczyć wewnętrzne struktury żywych bakterii z niesamowitą wyrazistością w skali nanometrowej. Zazwyczaj ograniczenia mikroskopów średniej podczerwieni wynikają z niskiej rozdzielczości, ale najnowsze odkrycia japońskich badaczy przezwyciężają te ograniczenia. Zdaniem naukowców opracowany mikroskop umożliwia tworzenie obrazów o rozdzielczości do 120 nanometrów, czyli 30 razy większej niż rozdzielczość tradycyjnych mikroskopów. ... >>

Pułapka powietrzna na owady 01.05.2024

Rolnictwo jest jednym z kluczowych sektorów gospodarki, a zwalczanie szkodników stanowi integralną część tego procesu. Zespół naukowców z Indyjskiej Rady Badań Rolniczych i Centralnego Instytutu Badań nad Ziemniakami (ICAR-CPRI) w Shimla wymyślił innowacyjne rozwiązanie tego problemu – napędzaną wiatrem pułapkę powietrzną na owady. Urządzenie to eliminuje niedociągnięcia tradycyjnych metod zwalczania szkodników, dostarczając dane dotyczące populacji owadów w czasie rzeczywistym. Pułapka zasilana jest w całości energią wiatru, co czyni ją rozwiązaniem przyjaznym dla środowiska i niewymagającym zasilania. Jego unikalna konstrukcja umożliwia monitorowanie zarówno szkodliwych, jak i pożytecznych owadów, zapewniając pełny przegląd populacji na każdym obszarze rolniczym. „Oceniając docelowe szkodniki we właściwym czasie, możemy podjąć niezbędne środki w celu zwalczania zarówno szkodników, jak i chorób” – mówi Kapil ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum

Zagrożone piaszczyste plaże 03.03.2020

Naukowcy ostrzegają: jeśli ludzkość nie zmniejszy emisji gazów cieplarnianych, 50% piaszczystych plaż na świecie znajdzie się pod wodą lub zostanie zniszczonych przez erozję. Spowoduje to ogromne szkody w gospodarce, przede wszystkim w turystyce, a także sprawi, że regiony przybrzeżne będą bardziej podatne na klęski żywiołowe. Najbardziej ucierpi Australia.

Ze względu na podnoszący się poziom mórz kurczy się powierzchnia plaż. Według nowego badania, jeśli ludzkość nie zmniejszy emisji gazów cieplarnianych i nie spowolni globalnego ocieplenia, do 2100 r. świat straci połowę piaszczystych plaż.

Wnioski badaczy opierają się na analizie zdjęć satelitarnych wykonywanych od 1984 roku. Po zidentyfikowaniu trendu na przestrzeni trzech dekad dokonali ekstrapolacji go w przyszłość, tak jak będzie to miało miejsce w dwóch scenariuszach klimatycznych.

Najgorszy scenariusz zakłada, że emisje gazów cieplarnianych będą nadal rosły, a topnienie wiecznej zmarzliny spowoduje uwolnienie znacznych ilości metanu, pogłębiając zmiany klimatyczne. W tym przypadku do końca wieku połowa plaż zniknie z powodu podniesienia się poziomu morza i erozji. Najbardziej ucierpi Australia, gdzie do końca wieku zniknie 15 000 km piaszczystego wybrzeża. Za nimi plasują się Kanada, Chile i USA. W pierwszej dziesiątce znalazły się również Meksyk, Chiny, Rosja, Argentyna, Indie i Brazylia.

Zgodnie z drugim, nieco mniej dotkliwym scenariuszem, emisje gazów cieplarnianych będą się stopniowo zmniejszać, ale nie w tak szybkim tempie, jak zapisano w paryskim porozumieniu klimatycznym. W efekcie średnie temperatury wzrosną o około 3°C, a powierzchnia plaż zmniejszy się o około jedną trzecią.

Zniknięcie plaż spowoduje poważne szkody w gospodarce całych krajów i regionów zależnych od turystyki. Ponadto staną się bardziej podatne na klęski żywiołowe. Jest to szczególnie niepokojące, biorąc pod uwagę, że regiony o najbardziej narażonych wybrzeżach charakteryzują się dużą gęstością zaludnienia.

Rozwiązaniem problemu mogą być wielkoskalowe konstrukcje inżynierskie, ale większości krajów na nie nie stać. Oznacza to, że najlepszym sposobem zapobiegania utracie plaż jest jak najszybsze powstrzymanie dalszego ocieplania się planety.

Inne ciekawe wiadomości:

▪ Za kilka lat człowiek będzie miał 12 razy więcej elektroniki

▪ Baterie litowo-siarkowe

▪ Kiedy uszy usychają

▪ Magazynowanie energii w mikrochipach

▪ Bakterie pomagają zachować zdrową skórę

Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika

Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej:

▪ sekcja serwisu Wskaźniki, czujniki, detektory. Wybór artykułów

▪ artykuł W zdrowym ciele zdrowy duch. Popularne wyrażenie

▪ artykuł Czy Słońce świeci cały czas tak samo? Szczegółowa odpowiedź

▪ artykuł Kierowca cysterny jest odbiorcą produktów naftowych na terenie cystern. Standardowe instrukcje dotyczące ochrony pracy

▪ artykuł Automatyczna lampa przeciwodblaskowa. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

▪ artykuł Cewka gąsienicowa. eksperyment fizyczny

Zostaw swój komentarz do tego artykułu:

Wszystkie języki tej strony

Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn